Урок 4.1 Центральный процессор

Центральный процессор (ЦП) - это центральная часть компьютера, · выполняющая заданные программой преобразования информации и · осуществляющая управление всем вычислительным процессом. Физически ЦП - это выращенный по специальной технологии кристалл кремния, который содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов и триггеров, позволяющих выполнять поступающие на вход команды, проводить вычисления и обрабатывать всю информацию. На рисунке показан процессор сфотографированный при двадцатикратном увеличении.Процесс изготовления процессора можно посмотреть здесь.

Устройство ЦП

Логическая структура процессора представлена на схеме.Блок управления загружает команды и данные из оперативной памяти в кэш-память, а затем – в регистры процессора. Далее арифметико-логическое устройство извлекает команды и данные из регистров и производит над ними заданные операции. Результаты выполнения команд сначала помещаются в кэш-память, а затем записываются в оперативную память.

Оперативная память и процессор расположены на системной плате и связываются воедино системой проводников, по которым передаются команды и данные. Причем процессор связывается с оперативной памятью не напрямую, а через вспомогательный чип (микросхему), который называется северным мостом. Тот, в свою очередь, соединен такой же системой проводников с оперативной памятью. Обратите внимание, что при этом используется несколько десятков проводников, идущих от процессора к северному мосту и далее, от северного моста к модулям оперативной памяти, причем ширина каждого из них не превышают нескольких долей микрона. Такая система проводников, используемая для передачи данных, называется шиной. Шина, соединяющая процессор, северный мост и оперативную память, носит название системная шина.

Разрядность информационной шины определяется количеством проводников в шине

Характеристики центрального процессора

· тактовая частота · количество ядер

· количество и быстрота кеш памяти

· разрядность процессора

· Форм-фактор

· производитель, модель

Тактовая частота

Одна из основных характеристик процессора, определяющая быстродействие компьютера.

Означает число тактов (операций) процессора за 1 секунду.

Измеряется в гигагерцах (ГГц).

Процессор с тактовой частотой 1 ГГц может выполнить 1 миллиард операций за секунду.

Посмотреть значение тактовой частоты можно, в контекстном меню "Мой компьютер« по команде "Свойства« (сегодня до 4 ГГц)

Частота шины процессора

характеристика, показывающая скорость передачи информации в процессор и из него.

Измеряется в гигагерцах.

Количество ядер

Ядро – это модуль процессора, в котором проводятся все основные операции с данными.

Все процессы выполняются параллельно на каждом из ядер.

Чем больше ядер – тем выше производительность.

На сегодня существует 256-ядерный процессор

Кэш память

блок высокоскоростной статической (на триггерах) памяти, расположенный прямо в процессоре.

Используется для ускорения доступа к данным, хранящимся в динамической памяти – согласует работу быстрого процессора с медленной оперативной памятью.

Скорость обработки данных из кэша намного быстрее, чем данных из оперативной памяти, за счет чего существенно повышается производительность.

Уровни кэш памяти

· Кеш первого уровня (L1) - самый маленький по объему, но самый быстрый (8-128 Кб).

· Кеш второго уровня (L2), - медленнее первого, но больше по объему (128-12288Кб).

· Кеш третьего уровня (L3), - медленнее второго, но гораздо больше по объему (до 16Мб).

Разрядность

· это количество битов, которые воспринимаются процессором как единое целое;

· это максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком.

Разрядность связана с размером ячеек памяти, которые находятся в самом процессоре - регистров.

Процессор с регистром в 1 байт (8 бит) называют 8 разрядным, 2 байта – 16 разрядным, 4 байта – 32-разрядным. Сегодня - 8-байтовые регистры (64 разряда).

Форм-фактор

· конструктивное выполнение процессора (тип корпуса) и способ его подключения к системной плате (разъем).

Тип корпуса – габариты, форма, ориентация

Разъем – вид и количество контактов:

· Штырьковый – сокет

· Щелевой - слот

Производитель и модель

1. Intel – 60% рынка

· Celeron,

· Pentium,

· Core 2 (Core 2 Duo, Core 2 Quad)

· Core i7

2. AMD – 33% рынка

· Sempron,

· Athlon,

· Phenom

· Phenom II

Сводная характеристика процессора

1. Процессор Intel Core i3-4370 OEM [LGA 1150, 2x3800 МГц, L2-512 Кб, L3-4096 Кб]

· Intel - производитель

· Core i3-4370 - модель

· LGA 1150 – форм-фактор (сокет 1150 контактов)

· 2x3800 МГц – два ядра с частотой 3800МГц

· L2 - 512 Кб, L3 - 4096 Кб - кэш второго уровня 512 Кб, кэш третьего уровня 4096 Кб

2. Процессор AMD FX-4300 OEM

[AM3+, 4x3800 МГц, L2-4096 Кб, L3-4096 Кб]

· AMD - производитель

· FX-4300 - модель

· AM3+ – форм-фактор (сокет)

· 4x3800 МГц – четыре ядра с частотой 3800МГц

· L2 - 4096 Кб, L3 - 4096 Кб - кэш второго уровня 4096 Кб, кэш третьего уровня 4096 Кб

Самостоятельная работа

Расшифруйте характеристики процессора